面试题：JavaScript 代理对象在复杂安全场景下的深度应用

Question

在一个大型的分布式系统中，不同模块之间需要通过对象传递数据，但要保证数据传输过程中的安全性和完整性。请详细阐述如何运用 JavaScript 代理对象来构建一个安全的数据传输机制，包括但不限于对数据的加密、验证以及防止中间人攻击。要求给出完整的设计思路、关键代码片段以及对可能出现的问题的解决方案。

Answer 1

设计思路

1. 数据加密：使用加密算法（如 AES）对要传输的数据进行加密。在 JavaScript 中，可以借助 crypto - js 等库。
2. 验证机制：通过生成消息认证码（MAC），使用 HMAC 算法对加密后的数据和密钥生成一个唯一标识，接收方可以使用相同的密钥和算法来验证数据完整性。
3. 防止中间人攻击：采用数字签名技术，发送方使用私钥对数据签名，接收方使用公钥验证签名。同时，建立安全通道（如 HTTPS）来进一步防止中间人篡改数据。
4. 代理对象：利用 JavaScript 代理对象（Proxy）拦截数据的读取和设置操作，在数据传输前进行加密、生成验证信息等操作，在接收后进行解密、验证等操作。

关键代码片段

1. 引入加密库：假设使用 crypto - js，可通过 npm 安装后引入。

import CryptoJS from 'crypto - js';

2. 加密函数

function encryptData(data, key) {
    return CryptoJS.AES.encrypt(JSON.stringify(data), key).toString();
}

3. 生成 MAC 函数

function generateMAC(data, key) {
    return CryptoJS.HmacSHA256(data, key).toString();
}

4. 代理对象设置

const secureDataProxy = new Proxy({}, {
    set(target, prop, value) {
        const encryptedData = encryptData(value, 'your - secret - key');
        const mac = generateMAC(encryptedData, 'your - secret - key');
        target[prop] = { encryptedData, mac };
        return true;
    },
    get(target, prop) {
        const { encryptedData, mac } = target[prop];
        const receivedMAC = generateMAC(encryptedData, 'your - secret - key');
        if (receivedMAC!== mac) {
            throw new Error('数据完整性验证失败');
        }
        const bytes = CryptoJS.AES.decrypt(encryptedData, 'your - secret - key');
        return JSON.parse(bytes.toString(CryptoJS.enc.Utf8));
    }
});

可能出现的问题及解决方案

1. 密钥管理：
   • 问题：密钥泄露会导致数据被解密和篡改。
   • 解决方案：采用安全的密钥管理系统（KMS），定期更新密钥，并且密钥存储要安全，如使用硬件安全模块（HSM）。
2. 加密性能：
   • 问题：加密和解密操作可能会影响系统性能，尤其是在处理大量数据时。
   • 解决方案：优化加密算法，使用更高效的实现，并且可以考虑异步处理加密和解密操作，避免阻塞主线程。
3. 兼容性：
   • 问题：不同环境对加密库的支持可能不同。
   • 解决方案：在使用加密库前进行环境检测，确保库的兼容性。同时，可以准备备选方案，如使用浏览器原生的 Web Crypto API 替代第三方库。